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深水钻井液用高效水合物抑制剂室内研究

作　者: 孔祥云
导　师: 邱正松
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 深水钻井液水合物动力学抑制剂过冷度流变性
分类号: TE254.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钻井液中形成水合物所导致的危害是深水油气钻探开发中面临的复杂技术难题之一,因为天然气水合物在深水水基钻井液中形成,可导致上部环空、BOP和压井管线的堵塞,限制钻柱活动,使钻井液性能变差。为避免其对钻井作业的危害,最常用的方法是添加水合物抑制剂,然而传统的热力学抑制剂并不能满足经济、环保的要求,因此,目前国内外逐步转向了对新型动力学抑制剂的研究。本文在相关文献调研分析的基础上,优选出具有良好水合物抑制性的抑制剂单体和官能团,即内酰胺环,合成了以N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮为单体的PVCL及VCL/VP二元共聚物;鉴于抑制水合物实验评价效果不够理想,对其分子结构进行改进,设计并合成出三元聚合物作为新型水合物抑制剂,利用正交实验探索出最佳合成条件;通过红外光谱、特性粘度等方法,对其进行分子结构表征;水合物抑制性评价及配伍性实验结果表明,该类三元聚合物具有较好的抑制水合物形成的能力,与传统热力学抑制剂及各类钻井液处理剂之间配伍性良好。同时,实验考察了水合物抑制性钻井液体系在常温及低温下的基本性能,测试在不同过冷度下延缓水合物形成的效力,优选出高效抑制水合物的深水钻井液体系配方,为开展现场应用试验打下基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-11
第二章海洋深水钻探中水合物抑制技术的研究现状  11-25
  2.1 海洋深水钻井液技术面临的主要问题  11-14
  2.2 天然气水合物对钻井液性能的影响  14-16
  2.3 天然气水合物形成机理及抑制方法  16-20
    2.3.1 天然气水合物形成机理  17-19
    2.3.2 钻井液中预防水合物形成的方法  19-20
  2.4 天然气水合物抑制剂分类  20-25
    2.4.1 热力学水合物抑制剂  20-21
    2.4.2 动力学水合物抑制剂  21-22
    2.4.3 防聚剂  22-25
第三章动力学水合物抑制剂的制备与表征  25-65
  3.1 新型水合物抑制剂的分子结构设计  25-27
    3.1.1 动力学水合物抑制剂常见单体及官能团  25-27
    3.1.2 新型水合物抑制剂分子结构设计  27
  3.2 动力学水合物抑制剂的合成  27-29
    3.2.1 实验药品及装置  27-28
    3.2.2 合成实验步骤  28-29
  3.3 分子结构表征  29-31
    3.3.1 均聚物PVCL 红外光谱解析  29-30
    3.3.2 二元共聚物VCL/VP 红外光谱解析  30-31
    3.3.3 三元聚合物红外光谱解析  31
  3.4 水合物抑制剂的性能评价方法  31-34
    3.4.1 水合物抑制剂性能评价实验装置的工作原理  31-32
    3.4.2 水合物抑制剂评价实验方法  32-34
  3.5 PVCL 及 VCL/VP 聚合物的水合物抑制性评价  34-42
    3.5.1 PVCL 的水合物抑制性测试  34-39
    3.5.2 VCL/VP 二元聚合物的水合物抑制性测试  39-42
  3.6 新型水合物抑制剂合成条件探索  42-65
    3.6.1 正交试验  42-43
    3.6.2 正交试验各组产物抑制性评价  43-54
    3.6.3 合成条件对水合物抑制性的影响  54-58
    3.6.4 性能对比  58-59
    3.6.5 特性粘度测试  59-62
    3.6.6 最佳加量测试  62-65
第四章水合物抑制剂配伍性及深水钻井液性能优化研究  65-77
  4.1 与热力学抑制剂NaCl 配伍性研究  65-69
  4.2 具有水合物抑制性的钻井液常规性能评价  69-73
    4.2.1 深水钻井液低温特性测试实验装置  70-71
    4.2.2 深水钻井液低温特性测试实验方法  71-73
  4.3 深水钻井液水合物抑制性评价  73-77
结论  77-78
参考文献  78-82
致谢  82

深水钻井液用高效水合物抑制剂室内研究

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